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在網紅海島平潭,無人機的電網巡檢奇遇記

每日經濟新聞 2023-04-28 21:27:13

◎國網福建電科院輸變電中心(機巡中心)副主任陳伯建把無人機形容為“天空之眼”。他告訴《每日經濟新聞》記者:“無人機給電網帶來三個變革,從二維到三維,從定性到定量,從有人到無人。”

◎“無人機機場相當于無人機的保姆與管家。通過部署多臺無人機和無人機機場,無人機自動接收遠程指令,自主開展起飛、巡檢、降落、充電、數據上傳等工作,無須人工現場協助。接收巡檢任務時可自動調度最近的無人機,提高巡檢效率;面對多任務時還可以‘拼車’,智能規劃巡檢順序。”

每經記者 王帆    攝影報道    每經編輯 梁梟    

每當夜幕降臨,在福建東海岸,一座面積近三百平方公里的海島總是燈火通明。

它是平潭島——我國第五大島、福建省第一大島。2016年8月,平潭島獲批成為繼海南之后中國第二個國際旅游島,一躍成為“網紅打卡地”,島上風情濃郁的石頭房和海島風光正吸引了無數游客。如今,島上酒店旅游業和基礎設施建設如火如荼,島民捕魚勞作生生不息,工業和生活用電穩定。

但誰能想到,平潭島曾是一座電力孤島。

1950年,一位村民用6馬力木炭機帶動小型發電機發電,點亮了平潭第一盞電燈,開啟了平潭島有電的歷史。70年代,島上也僅靠9臺柴油發電機組發電。80年代,一條35千伏的電纜通過海底從福清連接到平潭,讓平潭就此告別電力孤島,實現與陸地電網聯網。如今,平潭已有兩座220千伏變電站、6座110千伏變電站,電網體系完善。

“平潭島,光長石頭不長草,風沙滿地跑,房子像碉堡”——平潭本地的一句諺語,道出島上風力之強勁。海島強風、高鹽密的惡劣環境會造成電力設備銹蝕、絕緣子損壞,臺風頻發更是容易破壞輸電線路,造成線路跳閘、桿塔倒塌、斷線現象,給電力維保帶來嚴峻挑戰。

2008年以來,福建電網持續探索無人機在電力巡檢中的應用,并聯合大疆等設備廠商,尋找替代傳統人巡作業的方案。去年12月,國網福建電科院聯合福州供電公司在平潭島建成全國首個海島無人機網格化自主巡檢示范區。

近日,《每日經濟新聞》實地走訪平潭島,探尋這個海島萬家燈火背后的守護者——電力人,以及飛在他們前方的無人機們。

平潭島一角

天空之眼,電力奇兵

“那時候碰到正面襲擊的臺風天,我們基本上是沒日沒夜地去巡查缺陷,先找到倒塔和斷線的點,再去搶修。那時候就想,如果是有飛機一下子飛過去,把故障點確定得非常清楚,那就好了”。馮振波回憶道。

馮振波今年55歲,是國網福州供電公司運檢部輸電帶電作業一班班長。這位從業三十多年的老電工,見證了電力巡檢方式的變革。三十年前,電力巡檢仍是傳統人巡——一群電工捎上干糧饅頭,坐上敞篷大卡車,沿著線路前進,每到達一個點就把兩個人放下去。

“我們原來的作業環境和現在真的是天差地別。福建的輸電線路都是在崇山峻嶺之中,下車后我們還要徒步到山腳下,開始爬山,有時需要幾個小時才能到達作業現場,再登桿塔到塔上進行作業。面對一條線路上百座塔,我們無法提前知道哪里出了故障,只能一級一級地登過去,幾十公里線路的巡檢都是靠腳走的”,馮振波說道,“我們是帶電作業,身上需要穿著屏蔽服,很重很悶,體力消耗很快,加上高空作業的恐懼心理,每次作業都非常辛苦。”

馮振波接受采訪

傳統人巡面對中暑或低溫的惡劣環境,十分勞累,還存在蜂害、蛇害的隱患;直升機巡檢運維成本高、普適性困難。面對業務痛點,2008年開始,福建電網便開始探索無人機在電力巡檢中的應用,最早是使用有人直升機進行改造,隨著無人機巡檢硬件和技術的成熟,目前共擁有無人機1500余架、持證飛手1200余名、無人機機場55套。

國網福建電科院輸變電中心(機巡中心)副主任陳伯建把無人機形容為“天空之眼”。他告訴《每日經濟新聞》記者:“無人機給電網帶來三個變革,從二維到三維,從定性到定量,從有人到無人。”

陳伯建提到,無人機以其機動靈活、載荷豐富、自主控制能力強等優點,與電力巡檢場景高度契合,能夠高效開展真實環境的三維建模,幫助電力系統進行安全監控,對故障問題進行精準測量。例如,外部物體與導線距離的測量可達到厘米級,對于絕緣子缺失或污穢、導線飄掛物等威脅電網安全的問題能通過拍照進行AI識別,并且還可以搭載激光炮、水槍等修復模塊,及時進行隱患處理。總體而言,無人機根本上改變了電力工人登高作業、災害處置等業務形態,顯著提高了工作效率。

無人機識別到的塔身異物

圖片來源:企業供圖

而平潭島沿海型環境特殊,電力設備外絕緣受海鹽、海霧影響顯著,設備外表面往往存在較多可溶性鹽分。“相比于內陸環境,海島的惡劣環境加速電網設備腐蝕老化,要求電力運維人員巡視頻次更高”,國網福建電科院技術人員韓騰飛告訴記者,“無人機可以幫助快速判斷電力設備受海鹽沉積的影響。一是用拍攝可見光照片進行分析,識別沉積狀態;二是通過無人機紅外測溫識別分析出發熱問題。”

打個“飛的”去巡線

“1號網格巡檢任務已下載,現場風速小于5級,網絡、定位信號正常,準備起飛。”在平潭島前進變電站附近,一架搭載可見光及紅外鏡頭的無人機從無人機機場騰空而起,按預先規劃的航線和指令開展巡檢。

與此同時,在80公里外的福建福州,技術人員正通過“無人機機場網格化作業模塊”實時監督現場作業情況,查看作業無人機巡檢圖像及航行軌跡。隨著巡檢任務完成,巡檢圖像遠程上傳至后臺并自動命名匹配,啟動人工智能缺陷識別功能,技術人員對缺陷復審后,推送給線路檢修人員進行及時檢修。

平潭島前進110kV變電站前的無人機與無人機機場

此前,無人機給電力巡檢帶來了極大便利,但仍需要人工操控無人機,或者將無人機送至特定地點進行自主作業。2022年,福建電網在平潭島建成全國首個海島無人機網格化自主巡檢示范區,遠程化操控、數字化管理、無人化作業的模式標志著無人機電力巡檢3.0時代的開始。

“2013年到2018年主要是機巡1.0階段,需要人有比較好的飛行技巧,門檻高,此時以人巡為主、機巡為輔。2018年開始是機巡2.0階段,可實現部分線路自動化飛行,但是仍需人員到場,以可見光巡檢、紅外巡檢、線路三維建模、噴火除異物等多種技術手段開展實施。如今已經進入機巡3.0的時代,此時機場自動化、機載端計算、人工智能識別等更深層次應用開始探索,主要目光開始后移,解決必須人員到場的問題,更關注海量數據的處理分析。”陳伯建說道。

陳伯建將無人機機場網格化作業模塊生動地形容為“電力版的打車軟件”。“無人機機場相當于無人機的保姆與管家。通過部署多臺無人機和無人機機場,無人機自動接收遠程指令,自主開展起飛、巡檢、降落、充電、數據上傳等工作,無須人工現場協助。接收巡檢任務時可自動調度最近的無人機,提高巡檢效率;面對多任務時還可以‘拼車’,智能規劃巡檢順序。”陳伯建表示。

這一模式解決了無人機巡檢數據線下流轉慢、安全管控不足等問題,實現無人機巡檢業務從線下分散作業向線上集中監控模式轉變。

《每日經濟新聞》記者了解到,國網福州供電公司在平潭島共部署4套大疆無人機機場,每套機場可覆蓋3公里半徑范圍內輸、配電線路及變電站。通過無人機機場網格化巡檢,可覆蓋13條輸電線路、4座變電站、61條配電線路,主網設備無人機自主巡檢覆蓋率達93.6%。結合輸電線路可視化監控,可實現島內主網設備100%智能巡檢覆蓋。在該巡檢模式下,網格內的無人機配置量較原來降低了30%,人工時減少了60%。

開放,是共創也是效益

“我們機巡中心有25個小伙兒,天天研究無人機在電力怎么飛、怎么用。團隊里有博士1名,碩士5名,專業上除了傳統的電力專業以外,還有做人工智能和敲代碼的。其實無人機只是一個工具,如何把這個工具智能化、便利化用起來,才是我們團隊的核心工作。”陳伯建感慨道。

如何讓科技落地,這也是當下千行百業數字化轉型的永恒母題。

作為國網福建電科院無人機巡檢的合作伙伴和硬件廠商,大疆于2013年推出到手即飛的無人機后,電力工程師立刻拿去給輸電架空路線巡檢,但消費級電子規格的產品,總歸還無法滿足在電網苛刻野外環境下作業的需求。

幾年來,大疆和行業客戶積極共創。上述無人機機場網格化作業模塊在內的系列無人機應用軟件,便是由國網福建電科院在大疆無人機硬件基礎上,進行自主研發并全省推廣應用。目前,國網27個省電力公司、南網5個省電力公司已規模使用大疆無人機。

大疆能源行業全球業務負責人高翔在接受記者采訪時表示:“大疆是一家做飛行平臺的公司,很多時候我們是站在用戶的背后來提供一些支持。在行業應用當中,我們很難觸達到每一個行業的細節,成為每一個行業的懂行人。那么我們要做好的就是可靠的產品以及標準化的接口,讓我們各行各業的科研工作者,都可以利用標準化的工具來開發出應用在各行各業的產品。”

“我們對硬件廠商的要求就是可靠性和開放性。換句話說,我們在開發軟件的時候,硬件廠商不要來煩我,不要軟件開發到一半,突然間出現蓋子合不上這類硬件問題。”陳伯建打趣道。他認為,硬件開發和軟件開發的解耦,能夠幫助企業專注于行業自身應用開發,加速技術的落地應用,反之會拖累行業應用的效率和速度。

《每日經濟新聞》記者注意到,大疆只提供通用性的產品,并開放接口,與產業伙伴共創生態,也是基于效益和效率的考慮。大疆方面有關負責人告訴記者:“對于產品而言,缺乏經濟性會對批量化生產和規模化應用造成困難。因此,我們希望盡可能去掉無人機機場的冗余功能,把最精華的功能留下,然后把真正定制性的功能交給用戶。未來無人機機場可以成為各個行業里的基礎設施,彼此共享,別的行業也可以調用電網的無人機機場,加快釋放數據價值,以創造更多經濟價值。”

陳伯建也談到未來無人機機場的共享趨勢:“現在無人機與無人機機場是一對一關系,未來我們希望能實現機場跟無人機之間的解耦,讓無人機機場和民航機場一樣變得公共化,這也是我們和廠商一起攻克的方向。”

不過,盡管無人機電力巡檢已經進入3.0時代,但技術的規模化落地仍有待時日。陳伯建分享道:“目前無人機電力巡檢已經走完了‘0到1’的階段,‘1到10’的可靠性也已驗證完畢,技術已經可以規模化推廣了。但鑒于企業的投資有一定計劃和節奏,技術需要考驗,軟件需要開發,人員需要培訓,管理需要重塑,這是一個比較長期的過程。”

以管理為例,陳伯建認為,生產關系一定要適應生產力,現有的管理模式需要適應新技術發展的速度。“舉個例子,針對輸電、變電、配電三個業務,如果無人機機場屬于輸電部門資產,但變電部門使用了,那么無人機巡視之后照片歸哪個部門管理?如果無人機機場需要保養,屬于哪個部門的責任?如果臺風來了輸電要巡視,變電也要巡視,那么順序怎么安排?管理模式的跟進和優化,目前還在探索階段。”

不過,不管技術如何創新,人的力量不可或缺。馮振波說道:“原來我們只要掌握電力知識和輸電線路作業技能就可以了。如今,我們需要把無人機技術應用到我們作業當中,個人技能要與智能化知識相結合,這對個人素質的要求提升了。”

如今,像馮振波這樣的老電工正逐漸轉型成為實操技能與數字化管理知識兼具的復合型人才,無人機已經成為他們人手一件的“標配”,也是友好可靠的“最佳拍檔”。他們正與無人機相伴,守護這片土地上的萬家燈火。

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